近日，全球首台千米级硬岩竖井全断面掘进机 “钢铁脊梁号”在鞍钢集团西鞍山铁矿完成示范掘进施工，依托该设备建成全球首条采用全断面掘进工艺建设的千米深竖井。该项目入选国务院国资委 2025 年度央企十大国之重器，相关成果受到广泛关注。

此前，针对千米级硬岩竖井施工，国内尚无高效可靠的全断面掘进技术与装备。2021年起，由中国铁建重工牵头，联合北京科技大学及中国矿业大学（北京）、中煤矿山建设集团有限责任公司、鞍钢集团矿业有限公司等十家单位，依托国家重点研发专项“千米竖井硬岩全断面掘进机关键技术与装备”项目开展协同攻关。项目由北京科技大学杨仁树教授牵头，马飞教授、龚敏教授参与研发，统筹推进关键技术攻坚。

在多学科团队的共同努力下，项目组接连攻克硬岩破碎、深井排渣、悬空支护三大难关，成功研制出核心技术自主可控的“钢铁脊梁号”，为国家深地资源开发、地下空间高效利用提供了坚实的硬核技术装备支撑。“钢铁脊梁号”的成功研制有效填补了1000米以上深度井筒全断面掘进装备的国际空白。项目研发主要围绕三项关键技术完成创新优化。

创新刀盘构型。针对深地高硬度岩石易导致刀盘偏磨、掘进低效的难题，团队跳出传统垂直凿岩的惯性思维，借鉴“削铅笔”原理优化滚刀倾角，创新将刀盘由V形改为W形，彻底解决硬岩掘进设备损耗难题。

创新研发排渣系统。针对千米深井垂直排渣的行业痛点，团队借鉴传统龙骨水车提水原理，自主研发智能垂直排渣系统，搭配360度环形接渣装置，每小时最大出渣量可达120立方米，高效破解深井废渣转运难题。

优化支护工艺。针对千米深井高地应力、易坍塌的安全风险，团队优选现浇混凝土支护方案，创新设计悬空托底支护结构与自动化液压模板装置，实现掘进、支护互不干扰，让高危井下作业变为精准可控的标准化施工。

据悉，项目现已授权及申报专利41件、发表高水平论文29篇、制定行业标准2项。成果先后斩获日内瓦国际发明专利金奖、冶金科学技术进步一等奖，入选2025年度央企十大国之重器。（北京科技大学）